牛场沼气发酵技术与产品利用_汪耳洲

·2011·22·科技随着全球经济发展和社会进步，人们对牛奶及奶制品的需求日益俱增，全国各地正处在发展奶牛养殖、引入新品种的热潮之中，随之而来的是如何处理好牛场粪污，既不给环境带来污染，又能做到物尽其用，化废为宝是当务之急，特别近年来江苏太湖、安徽巢湖等水体受到严重污染，影响着国计民生，振动全世界。因此，各行业认真搞好废水废物的治理，有着重大的现实意义。本文根据技术人员从事畜禽粪污处理的实践与经验，对牛场沼气发酵技术进行了阐述，以供有关牧场因地制宜地选用。1牛场粪污概况及特点1.1粪污概况每头牛（体重500kg），每昼夜排泄粪便约25kg，含水率为80%左右，含TS18%~20%，年排泄粪便可达7~8t/头。每头牛每昼夜排泄牛尿25~30kg，加上挤奶中心的污水，每头奶牛产生尿水与污水40~45kg，收集按80%计算，年排放可达14~16t/头。此污水COD值一般大于2000mg/L，NH3-N值则在100mg/L以上。1.2粪污特点（1）草渣多。奶牛以草与青饲料为主食，粪便中除混有少量长草、杂物外，未能充分消化的短纤维物特别多，约占粪重的15%，这种短纤维与水混合后以浮渣出现，极易引起粪坑结蓄，影响装置的正常运行。（2）需厌氧处理，周期效益较长。牛粪中含有机体未能充分消化的物质，沼气发酵时厌氧微生物也极难予以分解利用，因此，厌氧消化周期较长。试验与实践表明，32°C中温发酵须30d才能转化牛粪中80%的有机质，而南方地区的常温发酵则要60d以上才能达到类似的效果。有的二次发酵工艺，采用近中温（20~25°C）发酵，15d内便达到利用有机物85%以上。沼气产率的明显提高为牛粪处理效率的提高显示出了良好前景。1.3沼气发酵资源利用潜力把牧场牛粪与污水全部用于沼气发酵，产生的沼气供居民生活用能，转化电能。对于千头奶牛场，日可产沼气800~1000m3，按平均900m3计，可供应800户居民炊事用或转化电能1620kWh。经厌氧发酵后的残留液，减少了臭气，杀灭了致病菌与虫卵，富含N、P、K，是优质肥料，除可促进瓜果、蔬菜及农作物等增产外，对改良土壤、减少环境污染亦有重大实效。这一技术应用对能源结构改变有重大作用。国家及各级政府部门都极力支持并有相关的补助政策，对减少投资、取得高效都有很大帮助。此外，对于万头牛场的沼气工程，进行电能转化后可申报联合国的二氧化碳减排项目（CDM申请）。但该方案必须与种植业相结合，必须有1000亩以上的农田或300亩以上的牧草或饲料田相配套才能实施。牛场沼气发酵技术与产品利用汪耳洲，朱建民，陈雷（优利农（ORION）集团，上海201807）中图分类号：S216.4文献标识码：A文章编号：1004－4264（2011）22－0061－03收稿日期：2011－09－20机械·设施机械·设施摘要：随着我国奶牛业的发展，如何处理好牛场粪污，既不给环境带来污染，又能做到物尽其用、化废为宝是当务之急。本文对牛场粪污特点进行了概述，并根据技术人员从事畜禽粪污处理的实践与经验，对牛场沼气发酵工艺流程、发酵设备、沼气发酵产品利用情况进行了阐述，可供有关牧场因地制宜地选用。关键词：牛场；沼气发酵；工艺；设备；产品利用61···2011·22·科技图2UASB-3C沼气发酵塔图3贮气柜2沼气发酵工艺流程项目实施中，奶牛场必须实行雨污分流以避免雨水进入粪污处理工程，针对牛粪浮渣多、难降解物质较多的特点，选用二步发酵工艺，在酸化阶段加入纤维素、果胶、木质素分解菌，制取的酸化液再通入厌氧池进行沼气转化，为获得高产沼气、稳定运行打下良好的基础。沼气发酵工艺流程见图1。3沼气发酵关键设备3.1沼气发酵塔沼气发酵塔为厌氧发酵核心设备，微生物的繁殖、有机物的分解转化、沼气的生成都是在发酵塔中进行，因此发酵塔的结构和运行情况是沼气发酵工程的重点。UASB-3C型装置是专用于动物畜禽粪便厌氧沼气发酵的专利设备（图2）。该技术是根据实践需求，对传统上流式污泥床反应器UASB进行若干改良而成，该设备能够有效存留微生物菌种，无需搅拌装置，在实际工程中的应用证明其具有防堵、防爆、稳压、高产沼气等特点。发酵罐可采用钢、搪瓷等结构，均须进行严格保温。3.2沼气净化沼气发酵会产生水和硫化氢，容易引起管路堵塞以及设备腐蚀，所以，大型沼气工程特别是集中供气沼气工程，必须采用脱水和除硫装置进行沼气净化。沼气脱水多采用重力法分离设备，而在管路上多采用冷凝器。沼气除硫目前多采用化学法，其主要脱硫剂为氧化铁，脱硫反应为：Fe2O3·H2O+3H2S→Fe2S3·H2O+3H2O+63kJ再生反应为:Fe2S3·H2O+1.5O2→Fe2O3·H2O+3S+609kJ经过多年运行经验并结合成型脱硫剂特点，总结出脱硫的主要运行参数：(1)温度控制在15~30℃；(2)脱硫剂